Введение 2
Глава 1. Структура кристаллов типа 3
1.1 Сведения о соединении, полученные из опубликованных источников 4
1.2 Теория мультиферроиков 7
1.3 Структура кристалла 14
Глава 2. Эффективный гамильтониан для низколежащих уровней энергии 18
2.1 Спин-орбитальное взаимодействие 18
2.2 Спин-решеточное взаимодействие. Влияние эффекта Яна-Теллера 19
2.3 Эффективный оператор взаимодействия с электрическим полем 21
2.4 Результаты численных расчетов уровней энергии и вероятностей 24
Заключение 30
Благодарности 31
Список использованных источников 32
Публикации 33
Приложения
В последнее время в международных научной литературе все чаще появляются материалы о различных исследованиях кристаллов типа шпинелей. Имея похожую структуру, они проявляют различные свойства, в зависимости от того, какие атомы стоят на тех или иных позициях. В частности, хромит FeCr2O4 - является мультиферроиком, FeSc2S4 - не мультиферроик, FeCr2S4 - только кандидат в мультиферроики. Высказываются различные предположения, строящиеся на результатах экспериментов. FeCr2S4 проявляет свойства, характерные для данного вида соединений, однако теории, объясняющей их природу пока нет.
Актуальность темы дипломной работы
Мультиффероики являются очень перспективными материалами для использования в различных сферах науки и техники, а особенно важной задачей является поиск высокотемпературных мультиферроиков, для того, чтобы приборы на их основе могли работать, не требуя создания экстремальных лабораторных условий.
Цель дипломной работы
Уровни энергии непонятны, работа посвящена попытке рассчитать уровни энергии этого соединения.
Главные задачи исследования
а) Построить эффективный гамильтониан для низколежащих уровней энергии Fe2+;
б) Сформировать матрицу эффективного оператора и программу по ее диагонализации в среде Матлаб;
в) Написать программу по численному расчету уровней энергии и вероятностей переходов в среде Матлаб;
Объект и предмет исследования
Объектом исследования являлось спорное соединение FeCr2S4, а предметом исследований были спектры диэлектрической проницаемости данного вещества, которые проявляют аномальное поведение.
В настоящей работе предложена энергетическая схема уровней энергии иона Fe2+ в кристалле FeCr2S4.Проведена диагонализация эффективного оператора, включающего спин-орбитальное, электрон-решеточное и обменное взаимодействия. Учтено перемешивание состояний основной электронной конфигурации 3d6 c возбужденной 3й54р-конфигурацией из за нечетного кристаллического поля. Рассчитаны относительные интенсивности вынужденных электрически дипольных переходов, соответствующих спектру поглощения при низких температурах. Показано, что магнито-электрические свойства FeCr2S4 обусловлены кооперативным эффектом Яна-Теллера.
